不规则波激励下磁力双稳态波浪能转换装置的能量捕获特性研究

该研究提出了一种新型磁力双稳态机构,主要由一对同向充磁的负刚度磁环,附加一对异向充磁的正刚度磁环组成,可通过调整磁环参数有效改变双稳态装置的势垒高度,从而克服传统型双稳态装置在小幅波浪激励下转换效率低的难题。基于Cummins方程建立了系统的时域非线性动力学模型,其中采用状态空间模型替代了辐射力的卷积积分项用于加快计算速度。采用四阶龙格库塔方法求解动力学方程,获得系统响应解。采用Jonswap波浪谱,研究了不规则波激励下波浪能转换装置的转换效率随双稳态结构参数以及波浪激励参数的变化规律。结果表明,新型磁力双稳态机构在合适参数下可以达到降低势垒高度和拓宽平衡点间距的效果,从而显著提高波能捕获效率,拓宽波能捕获频带,尤其是大幅提高了系统在小波高激励下的捕获宽度。

近刚性圆柱水下爆炸气泡动力学特性研究

针对刚性圆柱附近水下爆炸气泡的动力学特性进行了研究.基于Navier-Stokes方程结合流体体积法捕捉气液两相界面,建立了数值模型;采用电容器放电产生水下爆炸气泡并用高速摄像机记录了气泡的脉动,并将实验结果与数值模拟结果对比验证了数值模型有效性.通过数值模拟得到了气泡与刚性圆柱相互作用的流场细节信息.结果表明:气泡在刚性圆柱附近脉动使得刚性圆柱表面流体介质存在速度梯度,速度较大的流体液层冲击气泡形成不同的气泡形状.定义了一个量纲一的距离参数来表征气泡与刚性圆柱之间的相对距离,研究了距离参数对射流冲击压力、最大射流速度及气泡型心运动的影响.随着距离参数的增大,射流冲击压力逐渐减小,气泡内部最大射流速度先增大后减小;气泡型心的偏移随距离参数的增加而减小.

竖直振动激励下半球形液滴界面失稳特性分析

外部激励作用下液滴的表面失稳特性一直都是流体力学领域十分关注的问题.在不同的振动激励参数下,表面会产生不同形态的波形或破碎生成二次液滴.本文对于液滴表面纬向波和经向波发展的动态特性和产生机理开展了研究.首先建立激励振幅和频率可控的液滴振荡实验系统.实验结果表明,激励振幅的改变会影响液滴表面波形,振幅较大时经向波才会产生,演化频率为驱动频率的一半,而纬向波一直存在,其频率等于驱动频率.驱动频率改变会引起失稳模式的转变,驱动频率增加,表面波模态数增加、波长减小.驱动频率超过一定阈值,波形会从只存在纬向波模式向纬向波叠加经向波模式转变.同时,基于三维数值模拟,通过研究液滴的速度场与压力场,结合液滴顶点位移与惯性力的相位关系,阐明液滴形成纬向波的机理:在惯性力和表面张力的共同作用下,液滴表面波完成周期性的能量转化和传递.通过对比分析竖直方向与沿液滴径向加速度下Faraday不稳定性主导的表面波特性,发现液滴的几何特征使得接触线处产生法向的径向力,当竖直惯性力增加使得径向力达到一定阈值,液滴发生经向失稳,相应经向波频率为驱动频率的一半.

基于分步有限元法的110kV变压器振动与噪声研究

为解决现有的变压器振动噪声仿真方法存在计算量过大、难以求解、对工程实际的参考价值较小的问题,文中提出一种基于Comsol Multiphysics有限元仿真软件的变压器振动噪声分步有限元仿真方法。首先,考虑硅钢片各向异性修正铁心材料参数,计算铁心在磁致伸缩效应影响下的形变仿真结果;其次,根据实际形态及彼此配合关系,考虑辐向油道,构建绕组、油箱、铁心和垫块的二维模型,获得绕组的振动仿真结果;最后,构建变压器整体三维模型,将铁心在磁致伸缩效应影响下的形变仿真结果以及绕组振动的形变结果引入声场仿真中,并将铁心、绕组的振动仿真结果作为边界条件,计算变压器本体振动噪声。该方法实现绕组微观结构与宏观结构之间的协同仿真,并在空、负载工况下均能同时考虑铁心及绕组振动的影响,仿真结果与试验结果对比,空载噪声A计权声压级误差小于5%,满足工程实际要求,负载噪声仿真结果与理论计算结果对比,误差小于8%,验证仿真方法的正确性。

直流偏磁下的电力变压器振动特性研究

从变压器直流偏磁振动产生机理及材料特性出发,提出变压器直流偏磁下的振动模型、风险评估方法及参考限值,对特高压直流输电工程单极对地运行下的极址周边发电机变压器和电网主变压器开展振动测试,验证振动模型及评估方案,为变压器直流偏磁下的振动特性及风险评估提供借鉴。